一、 裝置簡介
1.1 SF6及系統概述
六氟化硫（SF6）氣體由法國兩位化學家Moissan和Lebeau于1900年合成，它以其優異的絕緣和滅弧性能，在電力系統，斷路器、GIS、變壓器、互感器、線性加速器、同軸電纜、波導、X射線設備及電容等電氣設備中得到廣泛應用。雖然在常態下，SF6氣體是一種無色、無味、無毒的惰性氣體，但在高壓電弧的作用下，這種氣體會發生分解，遇到水分后還會產生一些劇毒物質，如氟化亞硫酰（SOF2）、四氟化硫(SF4)、二氟化硫(SF2)等，類似這些劇毒物質即便是微量也能致人非命。
當前，SF6氣體在中、高壓設備中的大量使用，其安全性已受到人們的普遍關注。針對SF6比空氣重，泄漏易聚集，易造成低層空間缺氧，空氣含毒環境對人員的威脅等問題，有關部門已制定了一系列相應的行業安全法規，法規中明確規定了人員在進入SF6配電裝置室時必須先通風15分鐘，對空氣中的SF6氣體濃度及氧氣含量進行監測，在SF6配電裝置的低位區必須安裝能報警的氧量儀和SF6氣體報警儀。
BWSN-I型SF6泄漏定量報警系統（以下簡稱系統）是專門用于SF6配電裝置室內，對空氣中的SF6氣體濃度及氧氣含量進行實時監測，在SF6發生泄漏后發出聲光報警并啟動排風裝置排出SF6氣體。
系統控制主機CPU部分包含基于Cortex-M3內核的ARM芯片，采用雙層印制板和表面貼裝工藝及多種抗干擾措施，大大提高了抗干擾性能。軟件專門研發了小內核操作系統，針對性強，具有高效、穩定、可靠的特點。人機對話平臺采用5.6寸大屏幕真彩觸摸屏，全中文菜單方式顯示（操作），保證良好的實用性和操作性能。另外裝置配備高分辨率的人體紅外探頭和真人語音報警，可實時檢測人員活動并自動語音報警。
系統具備多種通訊方式，RS485、RS232、以太網、IEC61850等可選，默認RS485，采用標準MODBUS-RTU通訊規約，支持私有協議（訂貨），可方便接入綜自監控系統或其他系統。
1.2 系統工作原理及工作過程
BWSN-I型SF6泄漏定量報警系統采用國際上先進的超聲波原理檢測SF6氣體的濃度，特點是量程寬、響應速度快、壽命長、誤報率低。超聲波在不同摩爾質量氣體中的傳輸速度是不同的，SF6氣體的分子量是空氣的5倍，即使少量的氣體泄漏，也能體現在氣體摩爾質量的變化上，從而導致超聲波速度的改變。通過專用超聲波傳感器測量聲速變化，即可反應SF6泄漏濃度變化情況。
圖1 超聲波檢測SF6氣體原理圖
本系統通過BWSN-I-I/II采集器采集環境中的SF6氣體及O2含量，將采集到的數據通過RS485總線傳送給主機，通過計算，控制風機的啟停以及轉速，5.6寸真彩觸摸屏可以顯示采集結果，還可以將采集到的數據傳送給上一級的控制系統。
圖2 SF6泄漏定量報警系統原理框圖
單臺主機可同時檢測多達25個泄漏點+5個基準點，多臺主機組合可無限擴展，滿足現場環境需要。
1.3 性能參數
1.3.1額定數據
1.3.1.1額定電源電壓：AC185~265V；
1.3.1.2額定報警值：
SF6： 1000ppm，高于整定值會觸發報警；
O2： 18%，低于整定值會觸發報警；
1.3.1.3溫度顯示范圍： -20~+70℃；
1.3.1.4濕度顯示范圍： 0~99%RH；
1.3.1.5報警輸出觸點功率：AC220V/8A；
1.3.1.6通訊規約： MODBUS-RTU。
1.3.2保護定值整定范圍及誤差
1.3.2.1定值整定范圍
SF6整定范圍： 1000～30000ppm；
O2整定范圍： 15～20%；
1.3.2.2誤差
引用誤差： 0~2000ppm： ±3%FS； 2000～30000ppm： ±2%FS；
重復性誤差：<5%FS；
零點漂移： <5%FS；
量程漂移： <5%FS；
注：FS:滿量程。
1.3.3精度
SF6測量精度： 100ppm；
O2測量精度： 0.1%；
1.3.4觸點容量
1.3.4.1普通報警節點
交流：AC220V/8A
1.3.4.2掉電報警節點
交流：AC220V/3A
1.3.5裝置功耗
1.3.5.1主機： 正常工作時，不大于15W；
1.3.5.2傳感器：正常工作時，每只不大于2W。
1.3.6環境條件
1.3.6.1環境溫度：
工作： -10～+50℃。
儲存： -25～+70℃，相對濕度不大于80%，周圍空氣中不含有酸性、堿性或其它腐蝕性及爆炸性氣體的防雨、防雪的室內；在極限值下不施加激勵量，裝置不出現不可逆轉的變化，溫度恢復后，裝置應能正常工作。
1.3.6.2相對濕度：最濕月的月平均最大相對濕度為90％，同時該月的月平均最低溫度為25℃且表面不凝露。最高溫度為+40℃時，平均最大濕度不超過50％。
1.3.6.3大氣壓力：80～110kPa（相對海拔高度2km以下）。
1.4 裝置結構
裝置采用加強型單元機箱，按抗強振動、強干擾設計，確保裝置安裝于條件惡劣的現場時仍具備高可靠性。不論組屏或分散安裝均不需加設交、直流輸入抗干擾模塊。面板上包括觸摸屏顯示器、語音提示、人體探頭、船型開關等。
1.4.1裝置外形尺寸
如圖3，主機裝置外形尺寸：253×365×96mm。
圖3 主機外形尺寸圖
1.4.2傳感器外形尺寸
如圖4，BWSN-I-I與BWBW-I-II尺寸相同。
圖4傳感器外形尺寸圖
1.4.3主要插件
本裝置的基本型由以下插件構成：CPU插件和人機對話插件。
1.4.3.1 CPU插件
由開關電源將外部提供的交直流電源轉換為保護裝置工作所需電壓。本模塊輸入AC220V，輸出+5V和+12V。+5V電壓用于裝置數字器件工作，+12V電壓用于驅動裝置繼電器及直流電源輸出，還提供4路開入信號。
CPU部分包含基于Cortex-M3內核的ARM芯片、EEPROM、開關量輸出回路等。采用雙層印制板和表面貼裝工藝，采取了多種抗干擾措施，大大提高了抗干擾性能。
1.4.3.2 人機對話插件
人機對話插件安裝于裝置面板上，是裝置與外界進行信息交互的主要部件，采用大屏幕液晶觸摸屏，全中文菜單方式顯示（操作），主要功能有鍵盤操作、液晶顯示、信號燈指示。1.5裝置內部接線端子說明
| 1 | 傳感器通訊485A | 10 | +12V（開入信號公共端） |
| 2 | 傳感器通訊485B | 11 | 掉電報警1-1 |
| 3 | 上位機通訊232GND | 12 | 掉電報警1-2 |
| 4 | 上位機通訊232TXD/485A | 13 | 備用2-1 |
| 5 | 上位機通訊232RXD/485B | 14 | 備用2-2 |
| 6 | 開入信號1 | 15 | 聲光報警器3-1 |
| 7 | 開入信號2 | 16 | 聲光報警器3-2 |
| 8 | 開入信號3 | 17 | 風機4-1 |
| 9 | 開入信號4 | 18 | 風機4-2 |
航空插頭接口定義：
三芯插頭，接220V電源
| 1 | 火線L |
| 2 | 零線N |
| 3 | 接大地 |
四芯插頭，接采集器
| 1 | +24V |
| 2 | GND |
| 3 | RS485A |
| 4 | RS485 B |
五芯插頭，接聲光報警器和風機控制箱
| 1，2 | 聲光報警器干節點，運行時閉合 |
| 3 | 空 |
| 4，5 | 風機控制箱干節點，運行時閉合 |
航空插頭位置示意圖（左→右）
二、 裝置使用說明
2.1前面板說明
圖5 主機前面板圖
2.1.1液晶屏
液晶屏采用5.6寸觸摸屏，所有操作均是觸摸操作。
2.1.2指示燈
指示燈說明如下：
電源：綠燈，裝置內部+5V電源指示，正常運行時常亮；
風機：綠燈，無故障時熄滅，檢測到故障時，伴隨風機繼電器常亮，保持到故障消失；
通訊：綠燈，裝置與上位機通訊時，一直閃爍；
報警：紅燈，無故障時熄滅，檢測到故障時點亮，保持到故障消失；
LED1：備用燈處于常滅狀態；
LED2：備用燈處于常滅狀態。
2.1.3按鍵
面板上共有1個按鍵（如圖6）。
圖6 按鍵示意圖
按鍵功能說明如下：
復位：用于主機的復位（僅指主機，不包含傳感器）。
2.1.4語音指示
有故障發生時，裝置會發出相對應的語音報警。
2.1.5人體探頭
人體探頭可檢測有效量程內人員的活動，當檢測到有人員活動時，裝置會發出相應的語音提示（有效量程默認3m，最高可達7m）。
2.1.6船型開關
電源：控制系統的電源開啟/關閉；
排風：手動控制風機的開啟/關閉。
3、 安裝說明
3.1 系統主機：屏柜式或壁掛式。一般安裝于主控室內專用屏柜上或開關室門口，高度以便于觀察顯示窗且便于操作為宜，連接AC220V電源，通訊電纜及風機控制箱等。
3.2 SF6-O2雙氣體采集器（BWSN-I-I）一般根據氣室分布情況進行布點，安裝于距地面0~10cm的槽鋼或地面上，使之既要保障能及時監測現場環境情況，又不浪費設備資源。
3.3 所有數據連接線應采用屏蔽電纜，主機和采集器采用4*1mm2的4芯屏蔽軟電纜(RVVP)。
3.4 標準源采集器（BWSN-I-II溫濕度采集器）安裝位置距離地面1.5 m以上，可固定在墻上。
3.5 采集器BWSN-I-I和BWSN-I-II的通訊、電源線均為一進一出，順序連接，無需區分先后。
3.6 4芯航空插頭焊接完成后，請核實航空插頭1和2腳間電壓是否為直流24V，正確后方可插在采集器上，否則可能燒壞采集器。
4、 運行說明
4.1值班員巡視或檢修人員工作時，應查看主控室監控主機的彈出窗口、110kV和220kV開關室入口處上方液晶顯示牌上SF6泄漏定量報警系統運行狀態。
4.2如未發現報警信號，值班員或檢修人員在進入GIS室或電纜夾層之前須到SF6監測主機 觀察、了解實時監測情況，然后查詢有無歷史報警記錄。
4.3若無報警記錄，須在打開風機通風15分鐘后方可進入巡查。
4.4若發現主機有SF6氣體泄漏報警記錄，應根據機柜上SF6氣體泄漏變送器位置布點表，確定報警區域，核準SF6氣體泄漏所在的具體線路開關位置，并立即打開相對應的風機進行通風，同時向監控中心或上級相關部門報告，待回復后進行處理。
4.5若發現SF6泄漏定量報警系統任何運行缺陷及其它不能處理的情況，可撥打電話尋求解答和技術支持。
5、 貯存條件
產品應保存在環境溫度為-25～+70℃，相對濕度不大于80%，周圍空氣中不含有酸性、堿性或其它腐蝕性及爆炸性氣體的防雨、防雪的室內；在極限值下不施加激勵量，裝置不出現不可逆轉的變化，溫度恢復后，裝置應能正常工作。
氧氣傳感器自出廠之日起使用壽命為一年，SF6氣體傳感器自出廠之日起使用壽命為三年，到期之后建議更換。
6、 訂貨須知
訂貨時應指明：
6.1 GIS高壓室管路平面布置圖，以便于我公司設計人員協助提供SF6泄漏定量報警系統配置方案。
6.2 SF6泄漏定量報警系統包括BWSN-I型主機、BWSN-I-I型SF6—O2雙氣體采集器、BWSN-I-II型溫濕度采集器、BWSN-I-III風機控制箱、BWSN-I-IX通風風機、BWSN-I-X型聲光報警器、BWSN-I-XI紅外傳感器。其中BWSN-I-III風機控制箱、BWSN-I-IX通風風機、BWSN-I-X型聲光報警器、BWSN-I-XI紅外傳感器為選裝設備。
6.3 SF6泄漏定量報警系統安裝調試方法分為指導安裝調試和供貨方安裝調試兩種。供貨方安裝調試，在訂貨合同中加入主機與傳感器、主機與綜合保護裝置、主機與風機控制箱的通訊電纜、控制電纜的核算。如果工程現場放置電纜的工作量大，需考慮人工成本。
7.4 BWSN-I型主機訂貨須知：工作電源的等級，與外部接口方式。
7.5 BWSN-I-II型溫濕度采集器訂貨須知：一個溫濕度傳感器最多可管理5個SF6—O2
7.6 BWSN-I-I型SF6—O2雙氣體采集器訂貨須知：數量根據GIS高壓室管路平面布置圖確定。
7.7 雙氣體采集器。每超過5個雙氣體采集器需增加1個溫濕度采集器。
7.8 BWSN-I-III風機控制箱訂貨須知：風機的工作電壓、功率，風機數量及風機與綜合保護是否有聯鎖。
7.9 BWSN-I-IX通風風機訂貨須知：工作電壓、GIS室容積、風機防護等級、是否增加外部空氣防反灌功能。
7.10 BWSN-I-X型聲光報警器訂貨須知：訂貨數量、位置（訂貨時需在工程圖紙上標注）。
7.11 BWSN-I-XI紅外傳感器器訂貨須知：訂貨數量、位置（訂貨時需在工程圖紙上標注）。
7、 GIS室典型設計說明
附圖1僅提供參考，具體施工方案須與廠家協商確定。原則上四芯電纜為了減小壓降，走線長度越短越好。
附圖1 GIS室典型設計圖
